DE102004041225B4

DE102004041225B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Warnen eines Fahrers in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102004041225B4
Application number: DE102004041225.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ruchatz; Dr. Kopischke Stephan; Ingo Meinke; Claus Sochacki; Eckhard Babbel; Andreas Galla
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: DE102004041225A1

Abstract

Verfahren zum Warnen eines Fahrers durch – Detektieren einer Gefahrensituation unter Erzeugung eines entsprechenden Detektionssignals und – Ausgeben eines Warnsignals an den Fahrer auf der Grundlage des Detektionssignals, wobei das Warnsignal einen Ruck umfasst, der auf den Fahrer und/oder dessen Gliedmaßen ausgeübt wird, wobei der Ruck auf das gesamte Fahrzeug und damit auch auf den Fahrer ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruck durch einen Druckabbau im Bremssystem realisiert wird und dass in dem Bremssystem ab einem Zeitpunkt t0 der Bremsdruck p bis zu einem geringfügigen Druck p1 aufgebaut wird, wobei das Fahrzeug nicht merklich abgebremst wird, und dass nach Erreichen des Bremsdruckes p1 zum Zeitpunkt t1 ein oder mehrere Ventile des Bremssystems geöffnet werden, sodass sich der Bremsdruck mit einem steilen Gradienten verringert, der wesentlich steiler ist als der Gradient zum Aufbau des Bremsdrucks p1, sodass sich ein Ruck auf den Fahrer ergibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warnen eines Fahrers durch Detektieren einer Gefahrensituation unter Erzeugung eines entsprechenden Detektionssignals und Ausgeben eines Warnsignals an den Fahrer auf der Grundlage des Detektionssignals Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Warnen eines Fahrers in einem Fahrzeug mit einer Signalerzeugungseinrichtung zum Aufnehmen eines Detektionssignals bezüglich einer Gefahrensituation und zum Erzeugen eines Warnsignals auf der Grundlage des Detektionssignals, wobei die Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eins Ruckes ausgelegt ist, der auf den Fahrer und/oder dessen Gliedmaßen auszuüben ist und die Signaleinrichtung das Bremssystem des Fahrzeuges umfasst.
Fahrerassistenzsysteme werden immer häufiger dazu eingesetzt, den Fahrer bei Fahrmanövern zu unterstützen. Sie dienen aber auch dazu, den Fahrer vor gefährlichen Situationen zu warnen, um frühzeitig entsprechende Fahrmanöver einleiten zu können. Derartige Warnsignale können beispielsweise optischer oder akustischer Natur sein.
Die gattungsbildende JP 2003-058993 A beschreibt bereits eine Vorrichtung zur Erfassung einer Spurabweichung für ein Fahrzeug. Durch ein Warnsystem wird eine Gefahrensituation erkannt und eine Rüttelbewegung für den Fahrer als Warnsignal erzeugt. Eine solche Rüttelbewegung wird beispielsweise durch einen Lenkradaktuator erzeugt. Alternativ wird die Rüttelbewegung durch einen Bremsdruck-Aktuator generiert. Die Rüttelbewegung wirkt somit auf das gesamte Fahrzeug und damit auch auf den Fahrer.
In der Druckschrift DE 102 37 714 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Einleitung eines Notbremsvorgangs bei Kraftfahrzeugen beschrieben. Dabei wird vor dem Notbremsvorgang eine Warnbremsung durchgeführt. Bei dieser Warnbremsung wird die erreichbare Fahrzeugverzögerung ermittelt und der Zeitpunkt der Einleitung der Notbremsung in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugverzögerung variiert. Bei der Warnbremsung erfährt das Fahrzeug sowie der Fahrer eine herkömmliche Verzögerung, wie er sie auch von normalen Bremsvorgängen gewohnt ist. Die Eignung der Warnbremsung als Warnsignal ist daher nicht allzu hoch einzuschätzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen ein Fahrer besser vor Gefahrensituationen gewarnt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ruck durch einen Druckabbau im Bremssystem realisiert und dass in dem Bremssystem ab einem Zeitpunkt der Bremsdruck bis zu einem geringfügigen Druck aufgebaut wird, wobei das Fahrzeug nicht merklich abgebremst wird, und dass nach Erreichen des Bremsdruckes zum Zeitpunkt ein oder mehrere Ventile des Bremssystems geöffnet werden, sodass sich der Bremsdruck mit einem steilen Gradienten verringert, der wesentlich steiler ist als der Gradient zum Aufbau des Bremsdrucks, sodass sich ein Ruck auf den Fahrer ergibt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ein Fahrer einen Ruck besser wahrnehmen kann als eine Verzögerung. Der Begriff „Ruck” ist hier im rein physikalischen Sinne zu verstehen und bedeutet die zeitliche Ableitung der Beschleunigung bzw. der Verzögerung. Wird nun vom Fahrzeug bzw. einer entsprechenden Fahrzeugeinrichtung eine kritische Fahrsituation erkannt und festgestellt, dass der Fahrer nicht oder nicht rechtzeitig reagiert, so kann auf den Fahrer oder seine Gliedmaßen ein Ruck ausgeübt werden, der ein sehr wirksames Warnsignal darstellt.
Entsprechend wird der Ruck auf das gesamte Fahrzeug und damit indirekt auch auf den Fahrer ausgeübt. Zur Erzeugung des Rucks eignet sich beispielsweise das Bremssystem, Federdämpfer, der Antriebsstrang einschließlich Motorsteuerung, die Zündung und die Kupplung. Damit können Systeme, die üblicherweise in Kraftfahrzeugen vorhanden sind, zur Erzeugung des Rucks verwendet werden.
Der Ruck wird durch einen Druckabbau im Bremssystem realisiert, weil ein Ruck, der quasi als Beschleunigung wahrgenommen wird, wirksamer ist als ein Ruck, der sich als Verzögerung auswirkt, denn letzterer ist beim Umgang mit Fahrzeugen eher üblich.
Entsprechend einer anderen Variante kann der Ruck auf das Lenkrad und/oder mindestens ein Pedal und damit auf die Hand oder den Fuß des Fahrers ausgeübt werden. Dies hätte den Vorteil, dass der Fahrer vollständig ohne Bremsverzögerung effizient gewarnt werden könnte.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann der Ruck auf den Fahrersitz und somit auch indirekt auf den Fahrer ausgeübt werden. Ein Ruck auf den Rumpf des Fahrers ist von diesem unter Umständen besser wahrzunehmen als ein Ruck auf seine Gliedmaßen.
Vorzugsweise wird der Ruck durch die ESP-Hardware (Elektronisches Stabilitätsprogramm) erzeugt. Dabei ist es unter Umständen günstig, den Ruck nicht auf alle Räder sondern nur auf eines, zwei oder drei Räder auszuüben.
Unmittelbar im Anschluss an einen Ruck kann der Fahrer bei einem Fahrmanöver durch ein Assistenzsystem unterstützt werden. Als besonders günstig erweist sich dabei, dass die Warnung nicht durch eine Warnbremsung erfolgt ist, durch die unter Umständen die Freiheitsgrade eines Ausweichmanövers eingeschränkt sind (vgl. Kammscher Kreis), sondern durch einen Ruck, der den Kraftschluss zwischen Fahrzeug und Fahrbahn kaum beeinflusst.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 einen Bremsdruckverlauf zum Erzeugen eines Rucks; und
2 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems zum Erzeugen eines Rucks an einem Fahrersitz.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Ein Bremsruck, der die zeitliche Ableitung einer Bremsverzögerung darstellt, wird gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Warnsignal zum Warnen eines Fahrers nach dem Erkennen einer kritischen Fahrsituation eingesetzt. Durch eine Fahrzeugeinrichtung (z. B. Umfeldsensorik, wie Radar, Kamera etc.) wird festgestellt, dass der Fahrer nicht oder nicht rechtzeitig reagiert. Die Entscheidung über die Ausgabe eines Warnsignals trifft ein Fahrerassistenzsystem. Dieses steuert ein Bremssystem an, das die für eine ESP-Funktionalität notwendigen Hardware-Komponenten, wie z. B Bremsdruckspeicher oder allgemeiner Energiespeicher, zum Aufbau des Bremsdrucks aufweist. Somit ist es möglich, einzelne oder alle Räder des Fahrzeugs für die Ausübung des Warnrucks zu steuern.
Nach dem Erkennen der Notwendigkeit der Warnung zum Zeitpunkt t₀ (vgl. 1) wird in dem Bremssystem der Bremsdruck p bis zu einem geringfügigen Druck p₁ aufgebaut. Dabei soll verhindert werden, dass das Fahrzeug merklich abgebremst wird. Der Hintergrund hierfür ist, dass der Kraftschluss zwischen Fahrzeug und Fahrbahn kaum beeinflusst werden soll, damit sämtliche Reaktionsmöglichkeiten einschließlich Ausweichmanövern, dem Fahrer zur Verfügung stehen (vgl. Kammscher Kreis).
Nach Erreichen des Bremsdrucks p₁ zum Zeitpunkt t₁ wird ein oder mehrere Ventile des Bremssystems geöffnet, so dass sich der Bremsdruck mit einem steilen Gradienten verringert. Dieser Gradient ist wesentlich steiler als der zum Aufbau des Bremsdrucks p₁. Durch diesen steilen Gradienten wird die Bremse sehr rasch gelöst, so dass sich ein Ruck auf den Fahrer ergibt. Verstärkt wird dieser Ruck, bei dem sich die Bremsverzögerung schlagartig ändert, durch eine Kippbewegung des Fahrzeugs, da die Vorderachse nach Wegfall der Bremsverzögerung sprunghaft entlastet wird. Diese unterschiedlichen Beschleunigungen wirken auf den Fahrer, so dass die Fahreraufmerksamkeit gewonnen werden kann. Die Hardware des ESP wird hier also nicht zur Herstellung einer stabilen Fahrlage genutzt, sondern für die Erzeugung einer Warnung. Dadurch kann die Erzeugung eines wahrnehmbaren Rucks im Fahrzeug aufgrund der Nutzung bereits vorhandener Komponenten sehr kostengünstig realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch ein rascher Druckaufbau im Bremssystem zur Erzeugung eines Rucks verwendet werden. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, dass die Komponenten des Bremssystems zur Erzeugung eines Bremsdruckaufbaus mit hohem Gradienten ausgelegt sind. Beispielsweise sind hierzu entsprechend ausgelegte Druckpumpen oder Bremsdruckspeicher notwendig.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 skizzenhaft dargestellt. Ein Radar 1 erfasst ein Objekt, mit dem das Fahrzeug unter Umständen kollidiert. Das nachgeschaltete Fahrerassistenzsystem wertet diese Information aus und gibt bei Erkennen einer kritischen Fahrsituation ein Warnsignal an einen Sitzaktuator 3 ab. Dieser Sitzaktuator 3 kann den Fahrersitz 4 in einem geringfügigen Maß bewegen. So kann beispielsweise ein Kippimpuls auf den Fahrersitz 4 ausgeübt werden. Alternativ kann mit einem entsprechenden Aktuator auch eine geringfügige Verschiebung des Fahrersitzes 4 auf seiner Positionierschiene 5 erfolgen. In jedem Fall wird ein Ruck auf den Fahrersitz bzw. den Fahrer ausgeübt, so dass dessen Aufmerksamkeit geweckt wird.
Weitere alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bestehen darin, auf die Gliedmaßen einen oder mehrere periodische Rucks oder Vibrationen auszuüben. Dies kann durch Ausüben eines Rucks auf das Lenkrad erfolgen, so dass der Fahrer, der an das Lenkrad greift, diesen Ruck an seinen Händen bzw. Armen verspürt.
Der Ruck kann aber auch auf eines oder mehrere der Pedale des Fahrzeugs ausgeübt werden. Dabei kann erfasst werden, welches Pedal des Fahrzeugs vom Fahrer betätigt wird, so dass zielgerichtet auf das betätigte Pedal der Ruck ausgeübt wird.
In den oben genannten Beispielen wird der Ruck primär als einzelner Impuls auf das Fahrzeug oder eine Fahrzeugkomponente ausgeübt. Es kann jedoch auch eine Impulsfolge mit zwei oder mehreren Impulsen bzw. Rucks auf das Fahrzeug bzw. die jeweilige Fahrzeugkomponente appliziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Radar
2: Fahrerassistenzsystem
3: Sitzaktuator
4: Fahrersitz
5: Positionierschiene

Claims

Verfahren zum Warnen eines Fahrers durch – Detektieren einer Gefahrensituation unter Erzeugung eines entsprechenden Detektionssignals und – Ausgeben eines Warnsignals an den Fahrer auf der Grundlage des Detektionssignals, wobei das Warnsignal einen Ruck umfasst, der auf den Fahrer und/oder dessen Gliedmaßen ausgeübt wird, wobei der Ruck auf das gesamte Fahrzeug und damit auch auf den Fahrer ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruck durch einen Druckabbau im Bremssystem realisiert wird und dass in dem Bremssystem ab einem Zeitpunkt t0 der Bremsdruck p bis zu einem geringfügigen Druck p1 aufgebaut wird, wobei das Fahrzeug nicht merklich abgebremst wird, und dass nach Erreichen des Bremsdruckes p1 zum Zeitpunkt t1 ein oder mehrere Ventile des Bremssystems geöffnet werden, sodass sich der Bremsdruck mit einem steilen Gradienten verringert, der wesentlich steiler ist als der Gradient zum Aufbau des Bremsdrucks p1, sodass sich ein Ruck auf den Fahrer ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ruck auf das Lenkrad und/oder mindestens ein Pedal und damit auf die Hand oder auf den Fuß des Fahrers ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ruck auf den Fahrersitz (4) und somit auch auf den Fahrer ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ruck auf eines, zwei oder drei Räder des Fahrzeugs ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im unmittelbaren Anschluss an den Ruck der Fahrer bei einem Fahrmanöver durch ein Assistenzsystem unterstützt wird.
Vorrichtung zum Warnen eines Fahrers in einem Fahrzeug mit – einer Signalerzeugungseinrichtung zum Aufnehmen eines Detektionssignals bezüglich einer Gefahrensituation und zum Erzeugen eines Warnsignals auf der Grundlage des Detektionssignals, wobei – die Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Rucks ausgelegt ist, der auf den Fahrer und/oder dessen Gliedmaßen auszuüben ist und – die Signaleinrichtung das Bremssystem des Fahrzeugs umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruck durch einen Druckabbau im Bremssystem realisierbar ist, derart, dass in dem Bremssystem ab einem Zeitpunkt t0 der Bremsdruck p bis zu einem geringfügigen Druck p1 aufgebaut wird, wobei das Fahrzeug nicht merklich abgebremst wird, und dass nach Erreichen des Bremsdruckes p1 zum Zeitpunkt t1 ein oder mehrere Ventile des Bremssystems geöffnet werden, sodass sich der Bremsdruck mit einem steilen Gradienten verringert, der wesentlich steiler ist als der Gradient zum Aufbau des Bremsdrucks p1, sodass sich ein Ruck auf den Fahrer ergibt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Signalerzeugungseinrichtung einen Federdämpfer, den Antriebsstrang des Fahrzeugs oder einen Teil davon umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Signalerzeugungseinrichtung einen Lenkradaktuator und/oder mindestens einen Pedalaktuator zum Erzeugen eines Rucks auf das Lenkrad oder ein Pedal umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Signalerzeugungseinrichtung einen Sitzaktuator (3) zum Erzeugen eines Rucks auf den Fahrersitz (4) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Ruck auf genau eines, zwei oder drei Räder des Fahrzeugs ausübbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Signalerzeugungseinrichtung mit einem Fahrerassistenzsystem (2) gekoppelt ist, so dass der Fahrer im Anschluss an einen Ruck bei einem Fahrmanöver unterstützt werden kann.